收缩射流与跌坎消力池复合消能工参数优化研究

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1、收缩射流与跌坎消力池复合消能工参优化研究李一川王立杰观澶＞唐狄盟蒋雁森水能资源利用关键技术湖南省重点实验室西安理工大学水利水电学院基于某工程泄洪洞消力池由大单宽流量、低傅汝德数造成的不稳定震荡水跃问题,对消力池进行了几种局部体型优化，最终提出了在消力池前设置收缩墩的收缩扩散与底流复合消能消力池方案。试验结果表明，该方案能较好地解决消力池内不稳定水跃导致的间歇性水流震荡和水面大幅波动等问题，同时消力池A消能率也显著增加，下游冲刷大为减轻。为类似工程的消能问题提供了一种新思路。关键词：大单宽流量;低傅汝德数;震荡水跃;收缩射流;跌坎消力池;基金：水能资源利用关键技术湖南省重点实验室开放研究基金资

2、助项目(PKLHD201301)StudyontheOptimalParametersoftheCompositeEnergyDissipationoftheContractionJetandStep-downFloorStillingBasinLIYi-chuanWANGLi_jieDENGYu-chenTANGQiu-mingJIANGYan-senofKeyTechnologyonHydropowerDevelopment;InstituteofWaterResourcesandHydro—electricEngineering，Xi’anUniversityofTechnology;

3、Abstract：BasedonunstableoscillatinghydraulicjumpprobleminaprojectstillingbasinresultedfromlargedischargeperunitwidthandlowEroudenumber,thispapercarriedoutseverallocalbodytypeoptimizationforstillingbasin，andfinallycameupwithacompositeenergydissipationschemecombinedwithcontractiondiffusionandenergydi

4、ssipationunderflowbysettingashrinkagepierinfrontofthestillingbasin.Thetestresultsshowthatthisschemecansolvetheproblemssuchastheintermittentwaterturbulencecausedbyunstablewaterjumpandthelargefluctuationofwatersurface,atthesametime,theenergydissipationratealsoincreasedsignificantly,andthedownstreamer

5、osionwasgreatlyreduced.Itprovidesanewideaforenergydissipationofsimilarproject.Keyword：largedischargeperunitwidth;Froudenumber;oscillatingflowpattern;contractionjet;step-downfloorstillingbasin;0前言在我国的水利工程中，往往出现“水头高、泄量大、河芥窄”的特征，泄水建筑物的形式和合理布置不仅影响整个枢纽布置，工程量和工程投资，更是直接关系到整个工程的成败m，因此，对泄水建筑物进行模型试验研宄，并结合前人的

6、研究成果，寻求一种安全又可靠、经济合理的消能方式十分必要。常见的消能方式有底流消能、而流消能、挑流消能以及三种形式的结合消能方式。其中，底流消能是利用在消力池内产生水跃进行消能的一种传统的消能方式，其优点是适应性强、流态稳定、冲刷轻微、雾化较小。对于大单宽流量、低傅汝德数的消力池，消力池内出现震荡流态、底部流速大、消能率低、水面波动大、下游冲刷严重等问题较难解决。针对以上问题，国内外专家进行了大量的研究，提出了多级消力池，在消力池内设置消力墩、趾墩，或池前设置分流墩、宽尾墩等多种解决方案［6-11］。但在高水头泄洪时，消力池前设置分流墩、池内设置消能墩、趾墩，高速水流下其结构稳定和安全难以保

7、障，采用跌坎消力池也难以彻底解决消能率低的问题。本文结合某工程中的高水头、大单宽流量、低傅汝德数水流的消能，对消力池进行了多组方案的优化，发现在受地形、地址及布置约朿，无法对池长、池宽改变的条件下，仅改变消力池的局部体型，是不能解决上述问题的,只有改变消力池的入池Fr，才能从根本上解决震荡水跃和水面波动剧烈的问题。通过试验研究，提出了收缩射流与跌坎消力池复合消能工的消能方案。该方案可以较好地适用于来流单宽流量